Protierozní ochrana 5. & 6. cvičení Téma: GIS řešení USLE – stanovení faktorů LS a K. Výpočet ztráty půdy a určení erozní ohroženosti 143YPEO ZS 2015/ ; z,zk

Devátý Jan, Ing. Laburda Tomáš, Ing. Neumann Martin, Ing. Kontakt: Místnost B670 Konzultační hodiny: Čt 10:00-11:30 Webové stránky předmětu: Sekce Pro studenty / online přednášky a cvičení / YPEO Vedoucí cvičení

Zadání č. 5: 4.1 Topografický faktor (LS faktor) 4.2Faktor erodovatelnosti půdy (K faktor) 4.3Faktor ochranného účinku vegetace (C faktor) 4.4Výpočet ztráty půdy a určení erozní ohroženosti Pro všechny erozní celky vypočtěte hodnotu dlouhodobé průměrné ztráty půdy v distribuované podobě. Vypočtěte průměrné hodnoty v rámci erozních celků. Posuďte erozní ohroženost erozních celků. Identifikujte oblasti ohrožené zvýšenou erozí.

L - faktor délky svahu S - faktor sklonu svahu R - faktor erozní účinnosti deště a povrchového odtoku K - faktor erodovatelnosti půdy C - faktor ochranného účinku vegetace P - faktor protierozního opatření LS – topografický faktor } USLE G = R·K·L·S·C·P [G] = [R]·[K]·[LS]·[C]·[P] Při výpočtu v distribuované formě se všechny faktory stávají „maticí“. Význam a jednotky zůstávají …

Všechny faktory jsou připraveny ve formě rastrového datasetu a následně navzájem pronásobeny Základní vrstvou je digitální model terénu (DMT) – slouží pro výpočet LS-faktoru a je referenčním rastrem geometrie (umístění a velikost buňky) pro všechny ostatní odvozované rastrové datasety Hodnota „NoData“ v kterémkoliv ze vstupů → „NoData“ ve výstupu Distribuovaný výpočet - princip DEM4G (ČÚZK) -prostorové rozlišení 5x5m -vznikl zpracováním LiDAR snímkování … výřez pro své území máte v geodatabázi Nastavení geometrické reference při spouštění „Polygon to raster“: Environments → Processing Extent – Extent → Same as … Environments → Raster Analysis – Cell Size → Same as …

Výpočet LS- faktoru Více možností pro výpočet – použijeme vzorec dle Mitášová et al. (1998): A (x,y) – specifická přispívající plocha v místě (x,y) [m 2 /m] s (x,y) – sklon terénu v místě (x,y) [rad] m; n – kalibrační koeficienty {0,6; 1,3} [flow accumulation] – rastr akumulace odtoku [počet buněk] cell size – velikost buňky rastru [m] [slope] – rastr sklonu terénu [°] !!! LS= (("FlowAcc" * "rozlišení" / 22.13) ** 0.6) * (Sin("Slope" * 3.14 / 180) / 0.09) ** 1.3 Raster Calculator

Příprava DMT DMT může obsahovat bezodtoké deprese → ošetřit → Fill Výpočet pouze na orné půdě - vymezených erozních celcích → odstranit plochy přerušující odtok z DMT → Clip (Data management) □√ Use Input Features for Clipping Geometry !!!... příprava potřebných datasetů: LS= (("FlowAcc" * "rozlišení" / 22.13) ** 0.6) * (Sin("Slope" * 3.14 / 180) / 0.09) ** 1.3 Raster Calculator → Slope [°] → Flow Direction → Flow Accumulation DMT

1.Z výsledků texturální a strukturální analýzy porušených půdních vzorků a dalších hydrofyzikálních charakteristik. Stanovuje se na základě nomogramu podle půdního druhu 2.Orientačně podle map bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ) na základě půdního typu daného hlavní půdní jednotkou (HPJ) K faktor Polygony HPJPřevodní tabulkaHodnoty K-faktoru join / Join Field Pokud nelze použít excelovou tabulku přímo použijte nástroj Excel to Table pro převod tabulky do formátu ArcGIS

K faktor – kontrola a zrastrování Může se stát, že není definována BPEJ na orné půdě („ve vrstvě je díra“) – je nutno doplnit, aby nevznikla díra i ve výsledné vrstvě ztráty půdy … → Editace – úprava polygonů Případně je možno použít nějaký „sofistikovanější“ způsob, např: získat polygony „děr“ (nástroj Erase) připojit je k datasetu BPEJ_HPJ (Merge) vybrat polygony děr (podle atributů – chybí HPJ i K-faktor) připojit tyto polygony k sousednímu polygonu (Eliminate) → Polygon to Raster – zrastrování podle hodnoty K-faktoru (pozor na geometrickou definici výstupního rastru!)

Pro potřeby tohoto cvičení uvažována jedna hodnota pro všechnu ornou půdu - máte vypočteno od minule … Přiřadit pozemkům a převést na rastr … … napadne někoho zjednodušení pro náš případ? C faktor C-faktor prostorově konstantní → možno nahradit konstantou při výpočtu USLE

Pro potřeby tohoto cvičení uvažována prostorově konstantní hodnota 40 MJ.mm/ha/hod → konstanta při výpočtu USLE R faktor

Výpočet USLE Dosazení všech připravených vrstev do vzorce v Raster Calculator [G] = [R]·[K]·[LS]·[C]·[P] [G] = R·[K]·[LS]·C

Zjištění ploch, kde dochází k překročení přípustné ztráty půdy → stačí vhodně zobrazit výslednou vrstvu ztráty půdy Posouzení erozní ohroženosti Výpočet průměrné ztráty půdy v rámci pozemku (erozního celku) → Zonal Statistics as Table → join / Join Field

Hloubka půdního profiluG P (t/ha.rok) mělká půda (do 30 cm)max. 1,0 středně hluboká půda ( cm)max. 4,0 hluboká půda (nad 60 cm) max. 10,0 Limity přípustné ztráty půdy Tab.10 Hodnoty přípustné ztráty půdy v ČR dle staré metodiky ( Janeček a kol., 2002 )  Na základě zadané hloubky půdního profilu z BPEJ se určí hloubka půdy a její Gp Hloubka půdního profiluG P (t/ha.rok) mělká půda (do 30 cm)Převedení na TTP nebo zalesnění středně hluboká půda ( cm)max. 4,0 hluboká půda (nad 60 cm)max. 4,0 Tab.10 Hodnoty přípustné ztráty půdy v ČR dle platné metodiky (Janeček a kol., 2012) Dle nové metodiky došlo ke zvýšení R faktoru spolu se snížením přípustné ztráty půdy z důvodu zvýšení ochrany té nejúrodnější půdy. Posouzení ztráty půdy provést stejně jako určení R faktoru podle nové metodiky (Janeček a kol., 2012).

Posouzení erozní ohroženosti a stanovení přípustné délky Porovnání : G  Gp  pozemek není z hlediska příp. ztráty půdy ohrožen G  Gp  pozemek je z hlediska příp. ztráty půdy ohrožen

Požadované výstupy Souhrnná zpráva (dle požadavků) popis výpočtu vrstvy LS faktoru popis přípravy vrstvy K faktoru popis přípravy C faktoru výpočet ztráty půdy a posouzení erozní ohroženosti porovnání profilové a distribuované USLE vše vhodně dokumentováno obrázky

Děkuji vám za pozornost